專(zhuān)利名稱(chēng)：用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于掘進(jìn)機(jī)械，具體涉及一種用于盾構(gòu)機(jī)上可以進(jìn)行不同刀具組合配置的
刀盤(pán)裝置。
背景技術(shù)：
目前地下工程采用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道施工越來(lái)越廣泛，作為盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵設(shè)備之一的 刀盤(pán)裝置其結(jié)構(gòu)將直接影響盾構(gòu)機(jī)的性能和效率。在國(guó)內(nèi)外城市地鐵隧道、水底隧道和供 排水隧道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中所使用的盾構(gòu)機(jī)，均為專(zhuān)用施工設(shè)備。特別是盾構(gòu)機(jī)中刀盤(pán)上 刀具的類(lèi)型、位置及開(kāi)口率等都是根據(jù)地質(zhì)情況而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，如巖石地段采用滾刀，軟土地 質(zhì)則采用切刀等。這種根據(jù)地質(zhì)情況而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的刀盤(pán)在施工完成后，也只能在相同地質(zhì) 條件下才能被重復(fù)使用。即使為特定地質(zhì)所設(shè)計(jì)的盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)，也往往由于地質(zhì)條件的復(fù) 雜性，如施工線路中一段巖石、一段泥沙，或者巖石和泥沙混合等，都使得盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)難以 適應(yīng)，給正常施工帶來(lái)許多問(wèn)題，從而造成施工困難。 在現(xiàn)有的盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)中，用于切削巖石的滾刀裝配均為前裝式，滾刀中途更換比 較困難，而且非常危險(xiǎn)。從而使得盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)在進(jìn)入地下以后，只要不存在大的缺陷，即使 地質(zhì)有變化，也會(huì)一直掘進(jìn)下去，因而刀盤(pán)的適應(yīng)性降低，使刀盤(pán)的掘進(jìn)效率和速度受到影 響。如果能夠提供一種對(duì)不同地質(zhì)情況都能適應(yīng)的盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)，則是該行業(yè)之所求，本發(fā)明 的提出可以滿(mǎn)足這一要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可進(jìn)行不同刀具組合配置以適應(yīng)于不同地質(zhì)情況的盾 構(gòu)機(jī)刀盤(pán)。 以下對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理進(jìn)行說(shuō)明用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)，具有單刃 滾刀、超挖刀、周邊刮刀、魚(yú)尾刀、雙刃滾刀、切刀、先行刀以及齒刀等，為根據(jù)不同土質(zhì)情況 選擇不同的刀具，所以在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)上設(shè)置了四種刀座。即中心雙刃滾刀座、互換性刀座、 側(cè)裝式刀座、周邊滾刀刀座，其結(jié)構(gòu)是兩個(gè)中心雙刃滾刀座由內(nèi)向外以小于或等于刀盤(pán)本 體半徑1/3的距離呈直線對(duì)稱(chēng)布置；數(shù)個(gè)互換性刀座由內(nèi)向外以占刀盤(pán)本體半徑1/3 4/5的距離沿圓周呈螺旋線分布，并且刀座分為橫縱兩列以刀盤(pán)本體中心為圓點(diǎn)呈十字線 布置；側(cè)裝式刀座分為外圈和內(nèi)圈布置，外圈的側(cè)裝式刀座設(shè)為八列分為四組，每組兩列， 四組外圈的側(cè)裝式刀座位于兩列互換性刀座之間等距離布置；二組內(nèi)圈的側(cè)裝式刀座排布 于魚(yú)尾刀的兩端；四個(gè)周邊滾刀刀座設(shè)置在刀盤(pán)最外端的互換性刀座的側(cè)端，四個(gè)周邊滾 刀刀座沿刀盤(pán)圓周呈阿基米德螺旋線分布，每個(gè)周邊滾刀刀座間的距離相等。中心雙刃滾 刀座內(nèi)鑲嵌雙刃滾刀；互換性刀座內(nèi)鑲嵌單刃滾刀；外圈的側(cè)裝式刀座內(nèi)鑲嵌切刀；內(nèi)圈 的側(cè)裝式刀座內(nèi)亦嵌切刀；在周邊滾刀刀座內(nèi)亦嵌單刃滾刀。四種刀座以及與不同刀具的 組合構(gòu)成了盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)(如圖1)。 在盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)上設(shè)置了四種刀座，有三種刀具直接與盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)固定在一起。其
3結(jié)構(gòu)是周邊刮刀固定在每列外圈側(cè)裝式刀座的最外端；兩個(gè)超挖刀固定在任意一組外圈 的側(cè)裝式刀座中間(刀盤(pán)的最外端)，兩個(gè)超挖刀在刀盤(pán)上成180度對(duì)稱(chēng)布置；魚(yú)尾刀固定 在刀盤(pán)本體圓心點(diǎn)的一段。多適應(yīng)性刀盤(pán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鑲嵌于互換性刀座內(nèi)、周邊滾刀刀 座內(nèi)的單刃滾刀，和鑲嵌于內(nèi)、外圈側(cè)裝式刀座內(nèi)的切刀，以及魚(yú)尾刀構(gòu)成主切削面，刀盤(pán) 上的單刃滾刀、雙刃滾刀、切刀、周邊刮刀、超挖刀以及魚(yú)尾刀構(gòu)成全斷面切削刀具組合。
根據(jù)具體施工過(guò)程中遇到的不同的地質(zhì)段，不同的地質(zhì)情況，適時(shí)的改變刀盤(pán)上 的刀具種類(lèi)和數(shù)量來(lái)達(dá)到延長(zhǎng)整機(jī)的壽命和提高工作效率的目的。施工具體工況可以分為 以下四種情況(l) 土質(zhì)主要為砂土，硬度比較小，粒度均勻，流動(dòng)性較好時(shí)，可將刀座上的 滾刀完全拆卸下來(lái)，以此增大開(kāi)口率，提高工作效率。(2) 土質(zhì)主要為粘土，雖然硬度較小， 但流性較差，可將滾刀更換為先行刀，這樣有利于粘土的切削。(3) 土質(zhì)主要為層巖，具有一 定的硬度，流動(dòng)性不好，如果用一般的先行刀或者切刀，則磨損比較嚴(yán)重，刀具的壽命大大 縮短，此時(shí)可將滾刀座上的滾刀改裝齒刀，延長(zhǎng)刀具壽命和提高效率。(4) 土質(zhì)主要為硬度 比較大的巖石，無(wú)論用先行刀，切刀還是齒刀，其磨損都相當(dāng)嚴(yán)重，此時(shí)可以安裝滾刀，在切 削的同時(shí)可以將部分巖石碾碎，降低了切削的硬度，達(dá)到保護(hù)刀具和提高工作效率的目的。


圖1為發(fā)明設(shè)計(jì)原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖2本發(fā)明雙刃滾刀與刀座連接的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖3為圖2的A-A向剖視圖。 圖4為本發(fā)明單刃滾刀及其互換性刀座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖5為本發(fā)明齒刀及其互換性刀座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖6為本發(fā)明先行刀及其互換性刀座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說(shuō)明。土壓平衡盾構(gòu)機(jī)可適 應(yīng)性刀盤(pán)由刀盤(pán)本體、互換性刀座和刀具三大部分組成(如圖1)。其具體結(jié)構(gòu)為兩個(gè)中 心雙刃滾刀座1由內(nèi)向外以小于或等于刀盤(pán)本體2半徑1/3的距離呈直線對(duì)稱(chēng)布置，中心 雙刃滾刀座1內(nèi)鑲嵌雙刃滾刀3。 11個(gè)互換性刀座4由內(nèi)向外以占刀盤(pán)本體2半徑1/3 4/5的距離沿圓周呈螺旋線分布，并且所有互換性刀座4分為橫縱兩列以刀盤(pán)本體2中心 為圓點(diǎn)呈十字線布置，互換性刀座4內(nèi)鑲嵌單刃滾刀5。外圈的側(cè)裝式刀座6-l設(shè)為八列 分為四組，每組兩列，四組外圈的側(cè)裝式刀座6位于兩列互換性刀座4之間等距離布置，外 圈的側(cè)裝式刀座6內(nèi)鑲嵌切刀7。每列外圈側(cè)裝式刀座6的最外端設(shè)有周邊刮刀8。兩個(gè) 超挖刀9位于任意一組外圈的側(cè)裝式刀座6中間的刀盤(pán)本體2的最外端，兩個(gè)超挖刀9成 180度對(duì)稱(chēng)布置。四個(gè)周邊滾刀刀座10設(shè)置在刀盤(pán)最外端的互換性刀座4的側(cè)端，或者說(shuō) 四個(gè)周邊滾刀刀座10位于刀盤(pán)直徑4/5 5/6圓周內(nèi)成阿基米德螺旋線形式布置，每個(gè)周 邊滾刀刀座10間的距離相等，在周邊滾刀刀座10內(nèi)亦嵌單刃滾刀5。在刀盤(pán)本體2的圓心 點(diǎn)設(shè)有一段魚(yú)尾刀11，內(nèi)圈的側(cè)裝式刀座6-2排布于魚(yú)尾刀11的兩端。12個(gè)內(nèi)圈的側(cè)裝 式刀座6-2分為二組，每組6個(gè)交錯(cuò)排列，內(nèi)圈的側(cè)裝式刀座6-2內(nèi)亦嵌切刀7。由單刃滾 刀5、切刀7以及魚(yú)尾刀11構(gòu)成主切削面；由單刃滾刀5、雙刃滾刀3、切刀7、周邊刮刀8、
4超挖刀9以及魚(yú)尾刀11構(gòu)成全斷面切削刀具組合。 雙刃滾刀座1內(nèi)安裝雙刃滾刀3，但也可以安裝先行刀16。具體結(jié)構(gòu)是雙刃滾刀 刀座側(cè)面開(kāi)有凹形槽，雙刃滾刀3或先行刀16通過(guò)異形螺母12、螺釘13及帶有楔形軸端 的中軸14被固定在雙刃滾刀座1的凹槽內(nèi)(如圖2圖3)。雙刃滾刀座1從背部焊接在刀 盤(pán)本體2上，構(gòu)成箱體式背裝結(jié)構(gòu)?；Q性刀座4內(nèi)安裝單刃滾刀5，但也可以安裝齒刀15 或安裝先行刀16?；Q性刀座4側(cè)面也設(shè)有凹形槽，齒刀15或先行刀16用異形螺母12、 螺釘13以及帶有楔形軸端的中軸14固定在互換性刀座4側(cè)面的凹槽內(nèi)(如圖4 6)。互 換性刀座4從背部焊接在刀盤(pán)本體2上，構(gòu)成箱體式背裝結(jié)構(gòu)。單刃滾刀5通過(guò)異形螺母 12、螺釘13及帶有楔形軸端的中軸14固定在周邊滾刀刀座10上，同時(shí)單刃滾刀5也可通 過(guò)帶有楔形軸端的中軸14和軸承軸向固定在互換性刀座4的邊框上。切刀7為硬質(zhì)合金 刀頭，切刀7用螺栓固定在外圈的側(cè)裝式刀座6-l以及內(nèi)圈的側(cè)裝式刀座6-2內(nèi)，內(nèi)、外圈 的側(cè)裝式刀座焊接在刀盤(pán)本體2上。 通過(guò)可互換的刀座與不同種類(lèi)的刀具的組合裝配，可適應(yīng)多種地質(zhì)工況下的高效 掘進(jìn)，而且使刀具更換的操作性更強(qiáng)。 本實(shí)例中的刀盤(pán)本體直徑為6300mm。雙刃滾刀座位于刀盤(pán)直徑2100mm圓周內(nèi)徑 向呈直線對(duì)稱(chēng)分布?；Q性刀座4位于刀盤(pán)直徑2100mm 4800mm圓周內(nèi)螺旋線均勻布置， 各互換性刀座中心布置間距為110mm?？苫Q性刀座的具體尺寸為580mmX450mmX500mm。 周邊滾刀刀座10位于刀盤(pán)直徑4800mm圓周以外呈阿基米德螺旋線布置，間距60mm。單 刃、雙刃滾刀的直徑為①432mm，齒刀17刀寬120mm，高出面板距離為95mm，先行刀13刀寬 60mm，高出面板距離為135mm，切刀7刀寬120mm，高出面板距離為95mm，重合度為6mm。
本發(fā)明的有益效果在于(l)解決了更換刀具費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，無(wú)論從刀盤(pán)背面 還是渣土槽側(cè)面換刀都比較容易；(2)改變了傳統(tǒng)的安裝方式，從而使整個(gè)刀具在工作過(guò) 程中受到的力相對(duì)比較小，有效延長(zhǎng)了刀具的使用壽命；(3)可以根據(jù)不同的地質(zhì)情況，適 時(shí)的調(diào)整刀具的種類(lèi)和數(shù)量，有效改善了盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)的適應(yīng)性，提高了盾構(gòu)的效率和質(zhì)量。
權(quán)利要求
用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)，具有刀座、單刃滾刀、超挖刀、周邊刮刀、魚(yú)尾刀、雙刃滾刀、切刀、先行刀以及齒刀，其特征是兩個(gè)中心雙刃滾刀座(1)由內(nèi)向外以小于或等于刀盤(pán)本體(2)半徑1/3的距離呈直線對(duì)稱(chēng)布置，中心雙刃滾刀座(1)內(nèi)鑲嵌雙刃滾刀(3)；數(shù)個(gè)互換性刀座(4)由內(nèi)向外以占刀盤(pán)本體(2)半徑1/3～4/5的距離沿圓周呈螺旋線分布，并且所有互換性刀座(4)分為橫縱兩列以刀盤(pán)本體(2)中心為圓點(diǎn)呈十字線布置；互換性刀座(4)內(nèi)鑲嵌單刃滾刀(5)，外圈的側(cè)裝式刀座(6-1)設(shè)為八列分為四組，每組兩列，四組外圈的側(cè)裝式刀座(6)位于兩列互換性刀座(4)之間等距離布置；外圈的側(cè)裝式刀座(6)內(nèi)鑲嵌切刀(7)，每列外圈側(cè)裝式刀座(6)的最外端設(shè)有周邊刮刀(8)；兩個(gè)超挖刀(9)位于任意一組外圈的側(cè)裝式刀座(6)中間的刀盤(pán)本體(2)的最外端，兩個(gè)超挖刀(9)成180度對(duì)稱(chēng)布置；四個(gè)周邊滾刀刀座(10)設(shè)置在刀盤(pán)最外端的互換性刀座(4)的側(cè)端，每個(gè)周邊滾刀刀座(10)間的距離相等，在周邊滾刀刀座(10)內(nèi)亦嵌單刃滾刀(5)，在刀盤(pán)本體(2)的圓心點(diǎn)設(shè)有一段魚(yú)尾刀(11)，二組內(nèi)圈的側(cè)裝式刀座(6-2)排布于魚(yú)尾刀(11)的兩端，12個(gè)內(nèi)圈的側(cè)裝式刀座(6-2)分為二組，每組6個(gè)交錯(cuò)排列，內(nèi)圈的側(cè)裝式刀座(6-2)內(nèi)亦嵌切刀(7)，由單刃滾刀(5)、切刀(7)以及魚(yú)尾刀(11)構(gòu)成主切削面；由雙刃滾刀(3)、單刃滾刀(5)、切刀(7)、周邊刮刀(8)、超挖刀(9)以及魚(yú)尾刀(11)構(gòu)成全斷面切削刀具組合。
2. 按照權(quán)利要求l所述的用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)，其特征是所述雙刃滾刀座(1) 內(nèi)安裝雙刃滾刀(3);或安裝先行刀(16)，雙刃滾刀(3)或先行刀(16)通過(guò)異形螺母(12)、 螺釘(13)及帶有楔形軸端的中軸(14)固定在雙刃滾刀座(1)的凹槽內(nèi)，雙刃滾刀座(1) 從背部焊接在所述刀盤(pán)本體(2)上，構(gòu)成箱體式背裝結(jié)構(gòu)。
3. 按照權(quán)利要求l所述的用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)，其特征是所述互換性刀座(4) 內(nèi)安裝單刃滾刀(5);或安裝齒刀(15);或安裝先行刀(16)，齒刀(15)或先行刀(16)用異 形螺母(12)、螺釘(13)以及帶有楔形軸端的中軸(14)固定在互換性刀座(4)側(cè)面的凹槽 內(nèi)，互換性刀座(4)從背部焊接在所述刀盤(pán)本體(2)上，構(gòu)成箱體式背裝結(jié)構(gòu)。
4. 按照權(quán)利要求1或3所述的用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)，其特征在于所述單刃滾刀 (5)通過(guò)帶有楔形軸端的中軸(14)、異形螺母(12)、螺釘(13)固定在所述周邊滾刀刀座(10) 上。
5. 按照權(quán)利要求1或3或4所述的用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)，其特征在于所述所述 單刃滾刀(5)通過(guò)帶有楔形軸端的中軸(14)及軸承軸向固定在所述互換性刀座(4)的邊 框上。
6. 按照權(quán)利要求l所述的用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)，其特征在于所述的切刀(7)為 硬質(zhì)合金刀頭，切刀(7)用螺栓固定在所述外圈的側(cè)裝式刀座(6-1)以及內(nèi)圈的側(cè)裝式刀 座(6-2)內(nèi)，內(nèi)、外圈的側(cè)裝式刀座焊接在刀盤(pán)本體(2)上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于盾構(gòu)機(jī)的多適應(yīng)性刀盤(pán)。刀盤(pán)上設(shè)置了四種刀座和三種直接與刀盤(pán)固定的刀具及活動(dòng)刀具。刀座包括中心雙刃滾刀座、互換性刀座、內(nèi)外圈側(cè)裝式刀座和周邊滾刀刀座。刀具為周邊刮刀、超挖刀和魚(yú)尾刀。由鑲嵌周邊滾刀座內(nèi)的單刃滾刀、內(nèi)外圈側(cè)裝式刀座內(nèi)的切刀，以及魚(yú)尾刀構(gòu)成刀盤(pán)主切削面；由雙刃滾刀、單刃滾刀、切刀、周邊刮刀、超挖刀以及魚(yú)尾刀構(gòu)成全斷面切削刀具組合。本發(fā)明解決了更換刀具費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)；改變了傳統(tǒng)安裝方式，從而使整個(gè)刀具在工作過(guò)程中受到的力相對(duì)比較小，有效延長(zhǎng)了刀具的使用壽命。同時(shí)可以根據(jù)不同的地質(zhì)情況，適時(shí)的調(diào)整刀具的種類(lèi)和數(shù)量，有效改善了盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)的適應(yīng)性，提高了盾構(gòu)的效率和質(zhì)量。
文檔編號(hào)E21D9/08GK101749027SQ20101003134
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者劉建琴, 王志勇, 王磊, 郭偉, 黃丙慶 申請(qǐng)人:天津大學(xué)